深圳地鐵5號線重疊段隧道設計與施工技術

柴 煒 林廷松

0 引言

關于重疊隧道施工技術，國內已有較多成功的施工范例，“先施工下洞，后施工上洞”的施工順序已得到廣泛認可，形成一些初步的理論研究成果，但因其受力結構復雜，相互影響強烈，不同地質、水文環境下，其變形規律又各不相同，研究尚多處于從個案上升到理論的階段。

深圳地鐵5號線太怡區間重疊段隧道迫于工期壓力，采取了用注漿止水圈替代二襯防水作用的辦法，在下方隧道超前一定距離后，未等其二襯完成即展開上方隧道施工。通過監測數據分析，過程中隧道及地表變形均得到安全有效的控制，較成功的完成了該段重疊隧道施工，為此類施工問題的解決總結了一部分經驗。

1 工程概況

1.1 工程范圍

深圳地鐵5號線5307標太怡區間隧道包含5號線和7號線預留段，均為礦山法施工的暗挖區間隧道。其中5號線2號豎井往太安站方向與7號線預留段設置為上下重疊隧道，5號線在上，7號線在下。重疊段隧道左線長175 m，右線長232 m。5號線隧道由2號豎井進入，7號線隧道由3號豎井進入。

1.2 設計概況

重疊段隧道5號線部分設計為由雙聯拱隧道過渡到兩條單洞單線隧道，7號線部分為兩條單洞單線隧道，5號，7號線隧道凈距最小僅為90 cm。典型斷面形式見圖1。

1.3 地質概況

根據地質勘探資料及現場施工情況，重疊隧道段7號線主要位于強風化巖，其頂部為富水性強的全風化巖，底板局部位置位于中風化巖中。5號線主要位于粉質粘土及全風化巖中。圍巖等級判定為Ⅴ級～Ⅵ級。典型地質斷面情況見圖2。

由于7號線先進行開挖，相對5號線形成區域性降水作用，故開挖過程中揭示，7號線含水量豐富，5號線含水量較小。

1.4 工程環境

該段隧道上方地表建筑物主要有百仕達花園、百仕達東郡、東曉肉菜市場及南城百貨商場。其中東曉肉菜市場為摩擦樁基，距隧道初支外輪廓距離不足10 cm。南城百貨為淺基三層建筑物，隧道從其一側正下方穿越，為確保房屋安全，隧道施工前須進行樁基托換處理。

2 原設計方案及工期問題

原設計要求先施工下方7號線隧道，7號線隧道襯砌完成后，再進行5號線開挖初支施工。

實際為迎接2011年深圳大運會，改善城市軌道交通環境，業主要求深圳地鐵5號線土建工程須于2010年2月全部完成。

太怡區間又尤以雙聯拱段因施工步驟復雜，斷面凈空變化頻繁，為制約總體工期的關鍵區段。若按照設計施工方案，先施工完7號線二襯后再展開5號線雙聯拱段開挖，工期將不能得到保障。因此，為確保最終工期，在得到監理、設計及業主的認可下，將設計施工方案進行合理優化，最大限度提早5號線雙聯拱隧道的施工開始時間。

3 調整后施工方案

3.1 注漿止水圈

實際方案中，7號線隧道開挖仍為重疊段隧道施工第一步驟。但在超前一定距離后，不等其襯砌完成即先展開5號線開挖，由此可提早雙聯拱施工時間。

為此，在7號線洞內采取全斷面徑向注漿，在隧道周邊形成一道封閉的止水加固圈，用于取代二次襯砌的止水作用。預防5號線在開挖過程中，受7號線滲漏降水而影響土體及初支穩定。方案優化前后對比見圖2，圖3。

注漿止水圈設置為2 m厚，以確保有效起到止水作用。施工中該優化方案先選擇20 m作為試驗段進行實踐，通過監測數據分析，試驗段5號，7號線及地表沉降變形情況均處于安全可控范圍之內，遂將本方案推廣至剩余重疊隧道施工當中。

3.2 注漿止水圈施作方法

注漿管直徑42，t=3.5，垂直于初支面打設，按間距500 mm×500 mm呈梅花形布置，管長2 m。

注漿漿液采取水泥—水玻璃雙液漿，注漿壓力控制在0.4 MPa～0.6 MPa。

因7號線隧道開挖采用臺階法進行，注漿管在初支過程中埋設，在初支封閉成環之后再進行注漿施工。

3.3 各掌子面步距的確定

試驗段施作過程中，首先預確定在7號線掘進25 m后，即先展開5號線雙聯拱中導洞開挖，同時過程中對5號，7號線初支結構及對應地表加大監測力度。對監測結果進行分析:單獨進行7號線開挖時，隧道初支結構無明顯變形，地表沉降速率約0.2 mm/d(受隧道開挖土體失水影響);5號線中導洞開挖后，初支結構變形及地表沉降速率均未發生明顯變化。

即初步認為將5號線掌子面滯后于7號線25 m時，開挖過程中雙線干擾影響可減少至忽略不計。據此原則，確定5號線及7號線的掌子面步距為5號線中上導洞掌子面(最前方掌子面)滯后于7號線左線(滯后于右線)下臺階25 m(見圖4)。

5號線雙聯拱側洞按設計要求暫不開挖，待中導洞初支完成并施工完中隔墻后，再組織進行開挖施工。7號線左右線隧道錯開12 m，上下臺階錯開3 m～5 m。

3.4 重疊隧道在施工組織上的使用

工程后期，距離重疊段隧道不遠處的5號線大斷面隧道受2號豎井提升能力制約，開挖、撿底的土方外運及襯砌材料的吊入沖突干擾大，施工組織較難開展。

因此，制定了將5號線土方通過重疊隧道卸至7號線的方案，具體如下:

在重疊段隧道位置打設一處連通5號，7號線的上下卸渣通道，將5號線隧道開挖土方及仰拱撿底土方運輸至重疊段隧道位置，由卸渣通道卸至7號線，再通過7號線運輸至3號豎井吊出。而3號豎井當時自身的施工任務基本結束，完全能滿足5號線土方的吊出，由此有效緩解了2號豎井提升壓力，確保了大斷面隧道施工的正常組織開展(見圖5)。

4 效果評價

4.1 沉降控制情況

注漿止水圈的作用及各掌子面步距的確定均建立在對試驗段監測成果分析的基礎上，鑒于隧道范圍地質情況復雜多變，不確定因素較多，因此過程中仍緊密跟蹤隧道及地表變形情況。該段重疊隧道按上述方案全部施工完成后，最終監測情況見表1。

表1 重疊隧道段沉降監測表

由表1得知，洞內及地表沉降均處于可控范圍內。優化后施工方案較有效的保證了重疊隧道施工的安全、順利推進。

4.2 工期節約情況

按原設計方案要求，先施作完7號線二襯后，才能再展開5號線施工。7號線隧道重疊部分左線長175 m，右線長232 m，受客觀環境限制，只能單工作面進行，并且只有在隧道開挖全部結束后才能有效展開襯砌施工。

按7號線正常施工進度計算，隧道開挖1.5 m/d，全部完成共需時間(按右線隧道)155 d，假設此后立即開展襯砌施工，并且襯砌完成一段后馬上進行5號線開挖，則從7號線開始施工算起，需約160 d后才能展開5號線施工。

而優化方案當中，7號線開挖只需超前25 m后，即能展開5號線施工，比原設計方案節約工期約140 d，大大緩解了太怡區間總體工期壓力。

5 結語

1)太怡區間重疊段隧道迫于工期壓力，在下方隧道超前一定距離后，未等其二襯完成即展開上方隧道施工。在試驗段施工效果分析可行后，方案調整為下方7號線洞內采取全斷面徑向注漿取代二次襯砌，在隧道周邊形成一道封閉的止水加固圈，預防上方5號線在開挖過程中受7號線滲漏降水而影響土體及初支穩定。

2)對注漿止水圈施作方法、各掌子面步距的確定方法進行介紹。針對5號線大斷面隧道受豎井提升能力制約的問題，制定了將5號線土方通過重疊隧道卸至7號線的方案，有效緩解了2號豎井提升壓力，確保了大斷面隧道施工的正常組織開展。為重疊隧道的施工組織提供經驗。

3)監測數據顯示洞內及地表沉降均處于可控范圍內。若非工期緊迫等客觀條件所至，本施工方案并不做出推薦。但隨著地鐵建設步伐的加快，多條區間線路錯綜復雜，本工程可為同類重疊隧道施工問題提供參考。

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